Прядение (полимеры)
Прядение — это производственный процесс создания полимерных волокон . Это специализированная форма экструзии , при которой используется фильера для формирования множества непрерывных нитей. [1]
Спиннинг расплава
[ редактировать ]Если полимер является термопластом , то он может подвергаться формованию из расплава. Расплавленный полимер экструдируется через фильеру, состоящую из капилляров, где полученная нить затвердевает при охлаждении. нейлон , олефин , полиэстер , саран и сера . С помощью этого процесса производятся [1]
Экструзионное прядение
[ редактировать ]Пеллеты или гранулы твердого полимера подаются в экструдер . Гранулы сжимаются, нагреваются и плавятся с помощью экструзионного шнека, затем подаются в прядильный насос и в фильеру.
Прямое вращение
[ редактировать ]Процесс прямого формования позволяет избежать стадии получения твердых полимерных гранул. Расплав полимера производится из сырья, а затем из финишера полимера напрямую перекачивается на прядильную фабрику. Прямое прядение в основном применяется при производстве полиэфирных волокон и нитей и предназначено для высоких производственных мощностей (>100 тонн/день).
Решение спиннинга
[ редактировать ]Если температура плавления полимера выше, чем температура его разложения, полимер должен быть подвергнут методам формования из раствора для формирования волокна. Полимер сначала растворяют в растворителе, образуя прядильный раствор (иногда называемый «пряным раствором»). Затем прядильный раствор подвергается методам сухого, мокрого, сухоструйного, мокрого, гелевого или электропрядения.
Сухое прядение
[ редактировать ]Прядильный раствор, состоящий из полимера и летучего растворителя, экструдируется через фильеру в испарительную камеру. Поток горячего воздуха воздействует на струи прядильного раствора, выходящие из фильеры, испаряя растворитель и затвердевая нити. Выдувное прядение из раствора — это аналогичный метод, при котором раствор полимера распыляется непосредственно на мишень для получения нетканого волокнистого мата. [2]
Мокрый спиннинг
[ редактировать ]Мокрое прядение является старейшим из пяти процессов. Полимер растворяют в прядильном растворителе, где его экструдируют через фильеру, погруженную в коагуляционную ванну, состоящую из нерастворителей. полимера Коагуляционная ванна вызывает осаждение в форме волокна. акрил , вискоза , арамид , модакрил и спандекс . С помощью этого процесса производятся [1]
Вариантом мокрого прядения является мокрое прядение всухую , при котором прядильный раствор проходит через воздушный зазор перед погружением в коагуляционную ванну. Этот метод используется при лиоцеллом прядении растворенной целлюлозы и может привести к более высокой ориентации полимера из-за более высокой растяжимости прядильного раствора по сравнению с осажденным волокном.
Гель-спиннинг
[ редактировать ]Прядение геля, также известное как прядение в полурасплаве, используется для придания волокнам высокой прочности или других особых свойств. Вместо мокрого формования, в котором осаждение является основным механизмом затвердевания, гель-прядение основано на температурно-индуцированном физическом гелеобразовании в качестве основного метода затвердевания. Полученное гелеобразное волокно затем набухает прядильным растворителем (аналогично желатиновым десертам ), который удерживает полимерные цепи в некоторой степени связанными вместе, препятствуя релаксации, которая преобладает при мокром прядении. Высокая степень удержания растворителя обеспечивает сверхвысокую вытяжку, как в случае с полиэтиленом сверхвысокой молекулярной массы (СВМПЭ) (например, Spectra ® ) для получения волокон с высокой степенью ориентации, что повышает прочность волокна. Волокна сначала охлаждают либо воздухом, либо в жидкой ванне, чтобы вызвать гелеобразование, затем растворитель удаляют путем выдержки в нерастворителе или на стадии вытяжки. некоторые высокопрочные полиэтиленовые и полиакрилонитрильные волокна. С помощью этого процесса производятся [1]
Электропрядение
[ редактировать ]Электропрядение использует электрический заряд для вытягивания очень тонких (обычно в микро- или наномасштабе) волокон из жидкости — либо раствора полимера, либо расплава полимера. Электропрядение имеет общие характеристики как электрораспыления , так и традиционного сухого прядения в растворе. [3] волокон. Этот процесс не требует использования химии коагуляции или высоких температур для получения твердых нитей из раствора. Это делает этот процесс особенно подходящим для производства волокон с использованием больших и сложных молекул. электропрядение расплава Также практикуется ; этот метод гарантирует, что растворитель не попадет в конечный продукт. [4] [5]
Пост-спиновые процессы
[ редактировать ]Рисунок
[ редактировать ]Наконец, волокна вытягиваются для увеличения прочности и ориентации. Это можно сделать, пока полимер еще затвердевает, или после его полного охлаждения. [1]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и Производство: Технология формирования синтетических и целлюлозных волокон , заархивировано из оригинала 26 мая 1998 г. , получено 19 ноября 2008 г.
- ^ Даристотель, Джон Л.; Беренс, Адам М.; Сэндлер, Энтони Д.; Кофинас, Питер (28 декабря 2016 г.). «Обзор фундаментальных принципов и применений выдувного прядения с раствором» . Прикладные материалы и интерфейсы ACS . 8 (51): 34951–34963. дои : 10.1021/acsami.6b12994 . ISSN 1944-8252 . ПМК 5673076 . ПМИД 27966857 .
- ^ Зябицкий, А. Основы формирования волокон , John Wiley and Sons, Лондон, 1976, ISBN 0-471-98220-2 .
- ^ Надь, ЗК; Балог, А.; и др. (2012). «Электропрядение из расплава без растворителя для приготовления быстрорастворимых систем доставки лекарственных средств и сравнение с системами электропрядения и экструдирования из расплава на основе растворителей». Журнал фармацевтических наук . 102 (2): 508–517. дои : 10.1002/jps.23374 . ПМИД 23161110 .
- ^ Hutmacher DW и Dalton PD (2011) Электропрядение расплава. Чем Азиат Джей, 6, 44–5.
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
